Rambler's Top100
Все новости

Ученые IBM разработали технологии нового поколения для охлаждения компьютерных чипов

13 ноября 2006
На конференции BroadGroup Power and Cooling Summit исследователи IBM представили новаторский подход к решению задачи охлаждения компьютерных чипов.

Т.н. «интерфейсная технология высокой теплопроводности» (high thermal conductivity interface technology) позволяет вдвое повысить отвод тепла по сравнению с применяемыми сегодня методами. Новая технология готовит почву для создания новых электронных продуктов с более мощными чипами, для охлаждения которых не потребуются сложные и дорогие системы.

Представленная технология – одна из нескольких подобных методик, прорабатываемых учеными исследовательской лаборатории IBM в Цюрихе.

«Электронные устройства могут делать удивительные вещи, и, прежде всего благодаря использованию все более мощных процессоров, – говорит Бруно Михель (Bruno Michel), руководитель подразделения Advanced Thermal Packaging при лаборатории IBM в Цюрихе. – Мы хотим обеспечить производителям электроники возможности для дальнейшего поступательного развития. Технология охлаждения чипов – это только один из имеющихся в нашем распоряжении инструментов для решения этой задачи». Новая технология IBM работает на границе раздела между нагревающимся чипом и различными охлаждающими компонентами, используемыми сегодня для отвода тепла, включая тепловые радиаторы. В настоящее время в эту зону обычно помещаются специальные вязкие пасты с теплопроводящими микрочастицами. Эти пасты призваны гарантировать передачу надлежащего количества тепла от чипа к системе охлаждения. Для максимальной эффективности теплопередачи слой этой пасты должен иметь минимально возможную толщину. Для уменьшения толщины теплопроводящего слоя радиатор плотно прижимается к чипу. Однако при использовании обычных технологий этот подход может привести к повреждению или даже поломке чипа.

Специалисты IBM разработали для чипов специальную насадку, в которой с помощью сложных микротехнологий создана сеть разветвленных древовидных каналов. Структура этой сети спроектирована таким образом, что, при приложении давления, термопаста распределяется намного равномернее, а удельное давление на всей поверхности чипа остается одинаковым. Это позволяет получить необходимую однородность контакта при почти в два раза меньшем давлении, при этом теплопередача через термоинтерфейс увеличивается в десять раз.

Технология позаимствована из области биологии. Сети иерархических каналов широко распространены в природных объектах – в листьях, в корнях, в кровеносной системе человека и т.д. Такие системы способны переносить большие объемы жидкости с очень малыми затратами энергии.

Демонстрационный прототип создан в рамках большого исследовательского проекта, проводимого научно-исследовательскими подразделениями IBM с целью улучшения характеристик систем охлаждения для вычислительных систем.

Сегодняшние высокопроизводительные чипы имеют плотность рассеиваемой мощности на уровне 100 Вт на см2 – эта величина сопоставима с характеристиками типового нагревательного элемента электрической плиты. Вполне возможно, что в недалеком будущем чипы будут иметь еще более высокие плотности рассеиваемой мощности, в результате чего температура на их поверхности при отсутствии охлаждения может повыситься до температуры поверхности Солнца. Применяемые сегодня технологии охлаждения, чаще всего основанные на применении вентиляторов для принудительного отвода воздуха через радиаторы с частым рядом пластин, фактически достигли предела своих возможностей.

«Охлаждение – это глобальная проблема, затрагивающая как отдельные транзисторы, так и центры обработки данных в целом. Для преодоления проблем с энергопотреблением и охлаждением необходимы новые мощные технологии, действующие в максимально возможной близости от границы чипа, т.е. именно там, где охлаждение необходимо в первую очередь», – утверждает Михель.

В поисках новых решений исследователи лаборатории IBM в Цюрихе развили концепцию древовидных каналов и в настоящее время разрабатывают технологию водяного охлаждения – «технологию прямого теплообмена ударной струей» (direct jet mpingement). Технология основана на доставке воды на поверхность охлаждаемого чипа с последующим обратным всасыванием. Эта полностью замкнутая система использует массив из примерно 50 тыс. крошечных сопел и сложную древовидную структуру для обратного сбора воды. Использование полностью замкнутой системы не позволяет хладагенту попадать на электронные элементы чипа. Более того, специалисты IBM смогли дополнительно повысить охлаждающую способность этой системы, обеспечив возможность ее применения непосредственно на поверхности чипа.

Продемонстрированный прототип смог обеспечить плотность рассеиваемой мощности на уровне 370 Вт на см2 при использовании воды в качестве хладагента. Это более чем в шесть раз превышает предельный показатель сегодняшних технологий воздушного охлаждения, составляющий примерно 75 Вт на см2.. Новая технология потребляет намного меньше энергии на прокачку хладагента, чем другие системы охлаждения.

13.11.2006
Поделиться:
Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!

Оставить свой комментарий:

Для комментирования необходимо авторизоваться!

Комментарии по материалу

Данный материал еще не комментировался.